Was schlängelt sich denn da zwischen Hindernissen entlang? Etwa eine bunte Roboterschlange? Tatsächlich nicht, aber nah dran. Auf diesem Foto windet sich ein Aal aus Motoren und Sensoren an Land und verrät so nicht nur mehr über besondere Fähigkeiten des schlanken Fischs, sondern auch über den Landgang der Wirbeltiere vor etwa 400 Millionen Jahren.
Aale können nicht nur im Wasser schwimmen, sondern sich auch an Land schlängelnd fortbewegen. Eine weitere Besonderheit ist die Fähigkeit der Fische, sich selbst mit beschädigtem Rückenmark weiter fortzubewegen – die meisten anderen Wirbeltiere würde dies lähmen. Der Grund dafür sind Segmente aus sogenannten „zentralen Mustergeneratoren“. Diese neuronalen Netzwerke erzeugen ganz von selbst die für die Aale typischen rhythmischen Schlängelbewegungen und werden durch Druck auf die Haut der Fische und die Dehnung ihrer Muskeln gesteuert. Da die zentralen Mustergeneratoren weitgehend unabhängig vom restlichen Rückenmark funktionieren, können die Aale ihre Schlängelbewegungen selbst nach einer Rückenmarksverletzung aufrechterhalten.
Bislang war es schwierig, dieses Zusammenspiel an lebenden Tieren zu untersuchen. Deshalb haben Forschende um Kotaru Yasui von der Universität Tōhoku nun ein mathematisches Modell für einen solchen zentralen Mustergenerator entwickelt und in dem Roboter-Aal auf dem Foto verbaut. Die Tests zu Wasser und an Land bestätigten nicht nur frühere Studien zu den Bewegungsabläufen gesunder und rückenmarksgeschädigter Aale, sondern auch, dass Hautdruck und Dehnung der Muskeln bei der Fortbewegung an Land genutzt werden. Das verrät indirekt sogar mehr über den ersten Landgang unserer Wirbeltiervorfahren.
„Die Entdeckung, dass ein neuronaler Schaltkreis fürs Schwimmen auch die Fortbewegung an Land ermöglicht, deutet darauf hin, dass der evolutionäre Übergang der Wirbeltiere vom Wasser zum Land möglicherweise keine völlig neuen neuronalen Schaltkreise erforderte“, erklärt Auke Ijspeert von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne. „Stattdessen könnten bestehende aquatische Schaltkreise umgenutzt worden sein – ein Prinzip, das zu unserem Verständnis der evolutionären Ursprünge der Bewegungssteuerung beiträgt.“
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